Министерство образования Республики Башкортостан

Министерство образования Республики Башкортостан

ГБОУ ДОД «Республиканский центр детского (юношеского)

технического творчества»

ФГБО ВПО «Уфимский государственный педагогический

университет им. М. Акмуллы»

Кафедра общей и теоретической физики

XVIII Республиканская техническая олимпиада «ШАГ В БУДУЩЕЕ»

Направление «Прикладная физика»

2012-2013 учебный год

Заочный этап

1. Определите, каким образом должна изменяться со временем угловая скорость вращения ведущей катушки магнитофона для того, чтобы линейная скорость движения ленты была постоянна и равна v. Радиус катушки R, толщина ленты d. Считайте, что d << R, а в начальный момент времени вся лента намотана на другую катушку. (10 баллов)

2. Тягач тянет сани с бревнами по ледяной дороге со скоростью v ₁ = 15 км/ч. С какой скоростью v ₂ тягач мог бы тянуть такие сани при вывозке бревен летом по лежневой дороге, если мощность, развиваемая мотором, в обоих случаях одна и та же? Коэффициент трения при движении по ледяной дороге μ₁ = 0,01, по лежневой дороге μ₂ = 0,15. (8 баллов)

3. Реактивный двигатель ракетоплана К.Э. Циолковского выбрасывает продукты сгорания порциями, массы которых m = 200 г и скорость при выбросе из сопла двигателя u = 1000 м/с. Масса ракетоплана в начальный момент M = 300 кг и начальная скорость его v ₀ = 0. Какую скорость v ₃ при горизонтальном полете будет иметь ракетоплан после выброса третьей порции газа? Какова будет скорость v _N ракетоплана к концу первой секунды движения, если в двигателе происходит N = 20 взрывов в секунду? (10 баллов)

4. В чайник с нагревательным элементом мощностью P = 2200 Вт налили V ₁ = 1,5 л холодной воды и включили его. Когда вода закипела, он автоматически отключился. Через τ ₁ = 60 с его снова включили, а еще через τ ₂ = 6 с вода закипела, и чайник выключился. Сразу после этого его еще раз включили, но сняв крышку. Автоматический выключатель, срабатывающий под давлением пара, перестал действовать, и вода из чайника начала выкипать. Через τ ₃ = 240 с после последнего включения измерили объем оставшейся воды. Он оказался равным V ₂ = 1,3 л. Каково значение удельной теплоты парообразования воды r? Удельная теплоемкость воды с = 4200 Дж/(кг∙К), плотность ρ = 1000 кг/м³. Теплоемкостью чайника пренебречь. (10 баллов)

5. Отношение ε максимального и минимального объемов цилиндра четырехтактного двигателя равно 9,5. PV - диаграмма работы двигателя показана на рисунке. В двигатель поступает наружный воздух при температуре t₁ = 27 °C и давлении p ₁ = 10⁵ Па. В момент зажигания горючей смеси давление в цилиндре возрастает в два раза. а) Какие процессы происходят с газом между точками 0­ – 1, 2 – 3, 4 – 1 и 1 – 0? Процессы 1 – 2 и 3 – 4 – адиабатические (γ = 1,4). б) Определите параметры p и T газа в точках 1, 2, 3, и 4. в) Вычислите к.п.д. цикла теплового двигателя. (12 баллов)

6. Электродвигатель, обмотки которого обладают сопротивлением R = 2 Ом, приводится в движение от сети напряжением U = 110 В. Сила тока I = 10 А. Какую мощность P ₀ потребляет двигатель? Какая часть этой мощности превращается в механическую энергию? (8 баллов)

7. В схему включены два микроамперметра А₁, А₂ и два одинаковых вольтметра V₁, V₂ (см. рис.). Приборы показывают следующие значения физических величин: J ₁ = 100 мкА, J ₂ = 99 мкА, U ₁ = 10 В. Найти показание вольтметра V₂. (12 баллов)

8. В электрической цепи, представленной на рисунке диоды D₁ и D₂ идеальные. Считая параметры элементов цепи известными, определите ток через батарею сразу после замыкания ключа и количество теплоты, выделившееся в схеме после замыкания ключа. Внутренним сопротивлением батареи пренебречь. (10 баллов)

9. В телескопе установлено сферическое зеркало, поперечный диаметр которого равен D = 0,5 м и радиус кривизны R = 2 м. В главном фокусе зеркала (F) помещен приемник излучения в виде круглого диска. Диск расположен перпендикулярно оптической оси зеркала (см. рис.). каким должен быть радиус r приемника, чтобы он мог принимать весь поток излучения, отраженного зеркалом? Во сколько раз уменьшится поток излучения, принимаемый приемником, если его размеры уменьшить в восемь раз? (12 баллов)

У к а з а н и е. 1) При расчетах для малых значений α (α<<1) можно производить замену ; 2) дифракцию не учитывать.

10. Ширина кадрового окна в киноаппарате b = 1,2 см, ширина экрана B = 2,4 м. Во сколько раз освещенность экрана будет меньше освещенности кадрового окна в киноаппарате? Какая освещенность E ₁ кадрового окна должна быть создана, если минимально допустимая освещенность экрана E ₂ = 4 лк? (10 баллов)

Дата добавления: 2015-11-04